纳米电化学与生物传感器的研究进展

纳米材料的介入为传感器的发展提供了无穷的想象空间,由于其量子尺寸效应和表面效应,可把传感器的性能提高到新水平,使其不仅体积小,而且速度快、精度高、可靠性好,还能实现多功能化和选择检测．目前,纳米材料传感器已成为一个研究亮点,备受瞩目．该文主要就金利通课题组近年来在纳米电化学与生物传感器方面开展的工作进行介绍并对该领域的发展作一展望．     

Optimal design of label-free silicon“ lab on a chip” biosensors

This paper reported the optimal design of label-free silicon on insulator(SOI) "lab on a chip"biosensors.These devices are designed on the basis of the evanescent field detection principles and interferometer technologies.The well-established silicon device process technology can be applied to fabricate and test these biosensor devices.In addition,these devices can be monolithically integrated with CMOS electronics and microfuidics.For these biosensor devices,multi-mode interferometer(MMI) was employed to combine many stand-alone biosensors to form chip-level biosensor arrays,which enable realtime and label-free monitoring and parallel detection of various analytes in multiple test samples.This sensing and detection technology features the highest detection sensitivity,which can detect analytes at extremely low concentrations instantaneously.This research can lead to innovative commercial development of the new generation of high sensitivity biosensors for a wide range of applications in many fields,such as environmental monitoring,food security control,medical and biological applications.     

Eastman－AQ－四硫富瓦烯修饰的电流式葡萄糖传感器

用牛血清白蛋白－戊二醛交联剂把葡萄糖氧化酶固定在Ｅａｓｔｍａｎ－ＡＱ－四硫富瓦烯（ＴＴＦ）修饰电极上，再在电极的表面修饰一层Ｅａｓｔｍａｎ膜，制备成葡萄糖传感器．实验表明，ＴＴＦＦ＋１，ＴＴＦ＋２都能够氧化葡萄糖氧化酶中的辅酶（ＦＡＤＨ２）．该传感器的浓度线性范围为５．０×１０－４～１．０×１０－２ｍｏｌ／Ｌ，响应时间小于４０ｓ．     

新型复合功能菌群的构建及其在近海养殖水体BOD微生物传感器中的应用

从养殖水体污染严重的三亚海宝近海养殖专业合作社的养殖场水体中,分离得到3株能高效降解蛋白质、淀粉和油脂的菌株:Bacillus HXY-10,Aspergillus sp.HXY-3和Methylobacterium sp.HXY-7,通过共培养构建了能高效去除养殖水体中氨氮和亚硝酸盐氮的固定化复合功能菌群;同时采用夹膜法制作了BOD(生物需氮量)生物传感器微生物膜,传感器响应电流与水体中的BOD质量浓度2~60 mg·L-1呈线性关系,相关系数为0.992 3.对含有已知BOD含量的水样进行8次测量,RSD为3.34%,表明BOD传感器检测体系的重现性良好,这为进一步研究近海养殖水体BOD传感器奠定了基础.     

酶电极法测定药用乳酸中L-乳酸含量研究

以固定化L-乳酸氧化酶（1．1．1．27）与H2O2电极构成乳酸酶电极生物传感器,研究了乳酸酶电极分析法的各种分析条件及参数,并与药典标准酸碱滴定法对比测定了药用乳酸样品中L-左旋乳酸及D．L-外消旋乳酸的含量。结果供试药用乳酸样品中L-乳酸含量约占乳酸总量的10％,因此药用乳酸属于不等量立体异构体药物。采用酶电极法测定药用乳酸中的L-乳酸含量具有专一性高、成本低、分析速度快等优点。     

生物传感器及其在传染病检测中的应用

传统传染病的死灰复燃及新传染病的不断出现和爆发不但威胁着人类健康,而且给国家经济和社会稳定造成严重的冲击。因此,发展快速、灵敏、方便、准确的确认病原体的检测技术,控制传染病传播和实现疾病早期诊断十分重要。基于生命科学和信息科学交叉发展起来的生物传感器,在传染病检测中具有快速、灵敏、准确、高效、设备便携和成本低等优点。本文介绍了生物传感器的基本原理和种类,以电化学、光学、压电式生物传感器为代表简述了其在传染病检测方面的应用,指出了生物传感器的缺点和不足,并提出其今后的发展趋势和应用前景。     

基于壳聚糖的普鲁士蓝纳米粒子的合成及应用

以壳聚糖为模板和稳定剂合成了普鲁士蓝纳米粒子.采用扫描电子显微镜、电化学、紫外光谱等技术对制得的普鲁士蓝膜的性质和形貌结构特征进行了研究.结果表明:以壳聚糖为模板可以制得普鲁士蓝纳米块;以壳聚糖作为稳定剂时,所制得的普鲁士蓝纳米粒子的稳定性有显著提高.初步说明了壳聚糖-普鲁士蓝修饰电极可应用于葡萄糖生物传感器.     

SPR体液微全分析系统的软件设计与实现

把计算机图像处理方法与传感检测和生化反应动力学相结合,编程实现一种基于SPR(surface plasmon resonance)技术的体液微全分析系统的软件设计方案。系统开发采用Visual C 6.0,图像采集应用程度接口采用VFW(Video for Windows)。并以Kretschmann结构的传感器为例,模拟实现不同介电常数的SPR曲线。在试验中软件和硬件系统相结合,有助于实时检测体液的特定成分及它的变化情况。通过实验,证实了软件的可行性。     

氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯电化学检测左旋多巴

采用化学气相沉积法以泡沫镍为模板制备三维多孔网状泡沫石墨烯( GF),利用水热法在其表面垂直生长氧化锌纳米线阵列( ZnO NWAs),得到三维形貌的ZnO NWAs/GF复合材料.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱等测试方法对该复合材料进行了表征.结果表明：制备的石墨烯层数较少且纯净无缺陷. ZnO NWAs垂直于三维GF表面且尺寸分布均匀.利用电化学方法用ZnO NWAs/GF检测左旋多巴( LD ).电化学测试结果表明, ZnO NWAs/GF在线性范围为0~80μmol·L-1内检测LD时,检测灵敏度为0.41μA·(μmol·L-1)-1,且具有良好的重复性和稳定性.在尿酸( UA)干扰下,ZnO NWAs/GF对检测LD有很好的选择性.     

光敏异构化智能生物开关

引出光敏异构化智能生物开关的概念，介绍了可逆光敏异构化生物物质的机制和特点，并结合这个领域的研究和发展成果对它作出较全面的讨论，还探讨了可逆我化开关物质在光记忆、电化学控制、生物传感器等方面的应用，并对它的未来前景作出展望。